TPE SUR LES HALOGÈNES

« La famille des halogènes 2 ...

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11 JO n » 5 6 us m,o ~ zx.o 221 221, 7 Fr Ra Ac [=:::::1 Hydrogène c=::::J Méta ux vrais c:::::::J Métaux de transition c:::J ~Métalloïdes" r:=::::J N on méta u x c::::J Gaz rares c:::J Lanthanides c:::=:J Transuraniens Solvants et insecticide De nombreux dérivés chlorés sont employés comme solvants .

Citons le trichloréthylène, le perchloréthylène (nettoyage à sec), le tétrachlorure de carbone, le chloroforme, le chlorure de méthylène ...

Signalons aussi le dichlorodiphényltrichloroéthane ou DDT, synthétisé pour la première fois en 1874.ll s 'agit d 'un puissant insecticide, aujourd 'hui interdit dans de très nombreux pays, qui a contribué à l'éradication du paludisme en Europe et en Amérique du Nord.

Propulsion Les chlorates sont très employés comme combustible de propulsion en astronautique : le perchlorate d'ammonium propulse les fusées d'appoint de la Navette spatiale américaine et d'Ariane.

Après le fluor et le chlore, le brome est le troisième élément à posséder 7 électrons sur sa couche la plus externe.

Les 35 électrons du brome se répartissent autour du noyau en quatre couches successives avec respectivement 2, 8, 18, et 7 électrons .

Alors que le fluor et le chlore sont gazeux, le brome -ou plutôt le dibrome -est liquide dans les conditions ordinaires, avec une densité de plus de trois fois supérieure à celle de l'eau.

li s'agit d'un liquide rouge brun, qui rappelle le vin.

Cela explique pourquoi on désigne parfois le vin de bromure, par dérision ...

HISTOIRE Sans le savoir , on employait le brome il y a fort longtemps , dès 1600 av.

J.-C.

En effet , à cette époque , la couleur pourpre était fournie par une glande d'une espèce de moule rare, le murex Noyau avec 7 électrons sur la couche externe de la Méditerranée.

La sécrétion glandulaire de ces mollusques , au départ jaunâtre , était diluée dans de la vieille urine puis bouillie pendant une dizaine de jours .

Après quoi, on l'additionnait de miel et d'urine encore pour obtenir une teinture rouge sombre.

La couleur pourpre obtenue par cette méthode, employée jusqu'au w siècle , était très prisée par les Crétois 1 600 ans a.

v.

J.-C., mais elle était très coûteuse , car il fallait près de 10 000 murex pour obtenir un seul gramme de teinture ! Les Phéniciens qui avaient le monopole de sa fabrication ont pratiqué sur les rivages de la Méditerranée un commerce fructueux d'étoffes teintes à la "pourpre de Tyr».

Les Romains avaient en grande estime cette couleur dont le port était à la portée des riches exclusivement.

C'est seulement vers 1900 que l'on découvre que les propriétés colorantes de cette préparation sont dues à un composé organique contenant du brome.

l'élément brome lui-même a été découvert en 1826 par le chimiste français Antoine-Jérôme Balard (1802- 1876) dans les eaux des marais salant de Montpellier .

Ce nom lui a été donné en raison de sa très mauvaise odeur (bromos signifie puanteur en grec).

CHIMIE ET PRODUCTION DU BROME Comme le fluor et le chlore , le brome se combine à la plupart des métaux avec beaucoup de vigueur , surtout en présence d 'humidité, en donnant des bromures (ion Br).

li s'agit d 'un corps toxique, irritant , qui brûle la peau et dont les propriétés sont situés entre celles du chlore et de l'iode .

Dans l'organisme, le brome ralentit certains processus physiologiques .

On produit le brome par oxydation des ions Br présents dans l'eau de mer par du chlore: 2 Br+ C\2 ~ Br1 + 2 (\· APPLICATIONS • Le dibrome est utilisé dans le traitement des eaux usées et la purification de l'eau potab le .

• On emploie le bromure d'argent (A g' ,Br ) dans les émulsions photographiques, où, sous l'action de la lumière l'ion bromure perd son électron et provoque la formation d'argent métallique .

hv + Br +Ag' ~ Ag + Br • De nombreux bromure s organiques sont employés comme sédatif s.

• Un certain nombre de composé s du brome sont des indicateurs colorés employés en chimie pour mesurer le pH : le bromophénol, le bromocrésol , bromothymol.

• Le bromoacétone (C,H5Br0) est un gaz lacrymogène qui n 'est plus employé de nos jours mais le fut durant la première guerre mondiale .

• Les lampes à halogènes contiennent parfois du brome sous forme de bromure de méthyle : le brome se combine au tungstène évaporé et le redépose sur le filament , ce qui retarde sa destruction et évite le noirci ssement de l'ampoule .

Tous les collégien s connai ssent l 'iode : ils l'emploient dans une réaction permettant d 'identifier l'amidon .

En effet, en solution l 'iode colore l'amidon en bleu .

Dans les conditions ordinaire s, l'iode se présente sous forme d 'un solide noir qui passe directement à l'état gazeux lorsqu 'on le chauffe , sans passer par l'état liquide : il se sublime.

Par rapport au brom e, l'iode possède une couche électronique de plus , soit cinq au total.

Comme tous les halogènes , sept électron s sont présents dans la dernière couche , ce qui lui donne la structure électronique suivante : 2 , 8, 18, 18, 7.

C i nquante troisième atome du tableau périodique , l'iode est un élément assez rare , présent dans l'écorce terrestre à raison seulement d 'un dixième de gramme par tonne .

li ne donne lieu à aucun minerai , mais on le trouve partout: dans l'eau de mer , dans l'air, dans tous les sols ...

Les algues marines , les varechs (un mélange d 'algues) et les éponges concentrent de grande quantité d'iode dans leur organisme, parfois jusque près de 10 % de leur masse .

HISTOIRE C'est le França is Bernard Courtois (1777-1838) qui découvre l 'iode tout à fait par hasard en 1811.

Fabricant de salpêtre , Courtois venait de calciner des cendres d'algues marines lorsqu 'il se rendit compte que des vapeurs violettes se dégageaient des cornues qu'il était en train de nettoyer avec de l'acide sulfurique.

Sur une surface froide , ces vapeurs condensaient en de petits cristaux: Courtois venait de découvrir un nouvel élément.

En 1813, G1Jy LUSSIJC (1778- 1850) le baptise iode (iodès signifie violet en grec ) en référence à la couleur violette des vapeurs .

CHIMIE ET PRODUCTION DE L'IODE Une des méthode pour produire de l'iode repose sur l'usage d'algue s marine s.

On commence par les incinérer .

On lessive ensuite les cendres obtenues avec de l 'eau, puis on élimine la plupart des sels indésirable s.

Enfin , on ajoute à la solution du dioxyde de manganèse pour oxyder les ions 1· en 11 : 4 1 · + Mn0 1 ~ Mnl1 + 11 + 20'· Une autre méthode met en jeu le salpêtre , soit du KNO ,.

À l'évidence , ce compo sé ne peut donner de l'iode .

En effet ! Mais son extraction du sol le charge d'impuretés dont l'iode, surtout s'il s'agit du salpêtre en provenance du Chili, lequel s e charge en fortes teneur s de iodate de sodium et de calcium : Nal0 3 et Ca(103),.

L'iode e st ensuite extrait de ces impureté s par réaction avec de l'hydrogénosulfite de sodium, ou NaHSO , : 5 NaHS0 3 + 2 Nal0 3 ~ 3 NaHS0 4 + 2 Na,so, + H,o + 1, Une troisi ème m éthode pour produire l'iode met en jeu les saumure s.

Les ions 1· sont oxydés par du dichlore : APPLICATIONS ET UTILITÉS • L'iode est employé en médecine comme antiseptique et en agriculture comme fongicide.

• En raison de sa forte opacité aux rayons X , l'iode est utilisé comme agent de contraste sous forme injectée lors de certains e xamens.

• Comme le brome , l'iode est employé dans les lampes halogènes pour retarder l'usure du filament de tungstène (voir brome) .

·L'iode est un oligo-élément e ssentiel à la vie qui entre dans la composition des hormones thyroïdiennes indispensables au métabolisme des cellules et la croissance de nombreux organe s.

Un déficit en iode jusque l'âge de trois ans provoque un retard mental irréversible (crétinisme ) .

• Comme un accident nucléaire est susc eptible de dégager de grandes quantités d 'iode radioactif , " 1, on conseille l 'ingestion d'iode sous forme de t ablette afin de saturer la thyroïde en iode .non radioactif , car cet organe fixe fof!ement cet élément.

• En raison de sa fixation privilégiée par la thyroïde, on utilise l'iode radioactif m 1 en médecine pour traiter les cancers de la thyroïde .

UW;Iii L'ast ate possède 85 électrons répartis en six couches : 2, 8 , 18, 32, 18, 7.

Son noya u , composé de 85 protons est instable quel que soit le nombre de neutrons .

A insi, tous les isotopes de l'ast ate (20) sont radioactifs, avec une dem i-vie de 8 heures maximum pour l'ast ate 210.

C'est la raison pour laquelle on ne trouve quasiment pas cet élément sur Terre.

On estime son occurrence naturelle terrestre à 30 grammes environ , l'astate étant l'un des des cendants de l 'uranium U, de l'actinium Ac et du neptunium Np.

HISTOIRE L'ast ate, dont le nom signifie instable (astatos) a été produit artificiellement par bombardement du bismuth par un noya u d'hélium .

2~Bi + iHe -~~At+ 2 ~n À ce jour , on a fabriqué au total 0,05 micr ogramme d'astate .

La première production de cet élément artificiel (astate 210) date de 1940 (Corson, Mac Kenzie, Segré) .

LES HALOCilNES 0 LA COUCHE D'OZONE L'ozone est un gaz naturel incolore constitué de 3 atomes d 'oxygène dont l'inhalation est dangereuse pour la santé .

Heureusement, 90 % de ce gaz se trouve dans la stratosphère, entre 15 et 35 kilomètres d 'altitude et joue un rôle bénéfique .

En effet il agit comme un filtre en arrêtant une bonne partie du rayonnement UVB en provenance du soleil, nocif pour les organismes vivants.

Or, chose inquiétante , on sait depuis une vingtaine d'années que la stratosphère est en train de s'appauvrir en ozone.

li semblerait que beaucoup de composés à base d'halogènes, notamment les halons (hydrocarbures halogénés) soient en grande partie responsables de la destruction de l'ozone :le bromure de méthyle , le tétrachlorure de carbone , les chlorofluorocarbones (CFC), hydrochlorofluorocarbones (HCFC) , les hydrobromofluorocarbones (H BFC).

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Aussi, de nombreuses réglementations et recommandations européennes et internationales cherchent à réduire, voire interdire la productions de ces substances.

Ainsi, la France a cessé sa production de halons en 1994 , celle des CFC et de tétrachlorure de carbone en 1995 , celle du tichloroéthane et des HBFC en 1996.. »